(57)【要約】【課題】  内部電極を有する直列に接続するコンデンサを不要とする蛍光ランプおよびそれを用いたバックライト装置を提供し、また、外部電極を有するインバータの出力電圧を大きくしなくてもよい蛍光ランプを提供する。【解決手段】  ガラス管の内壁に蛍光体層を形成し、希ガスおよび水銀をそのガラス管内に封入するとともに、少なくとも２つの電極を具えた蛍光ランプにおいて、電極の少なくともひとつをガラス管の外壁面に形成した導体膜とし、電極の少なくともひとつをガラス管内に配置された導体とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内壁に蛍光体層を形成し、希ガスおよび水銀をそのガラス管内に封入するとともに、少なくとも２つの電極を具えた蛍光ランプにおいて、
電極の少なくともひとつをガラス管の外壁面に形成した導体膜とし、電極の少なくともひとつをガラス管内に配置された導体とすることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記ガラス管の外壁面に形成した導体膜の電極が点灯回路のインバータトランスの高圧出力側に接続された請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
内壁に蛍光体層を形成し、希ガスおよび水銀をそのガラス管内に封入するとともに、少なくとも２つの電極を具えた蛍光ランプをインバータトランスで駆動するバックライト装置において、
蛍光ランプの電極の少なくともひとつをガラス管の外壁面に形成した導体膜とし、電極の少なくともひとつをガラス管内に配置された導体とし、
前記ガラス管の外壁面に形成した導体膜の電極が点灯回路のインバータトランスの高圧出力側に接続されたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項４】
内壁に蛍光体層を形成し、希ガスおよび水銀をそのガラス管内に封入するとともに、少なくとも２つの電極を具えた並列に接続された蛍光ランプを複数個並列に接続するインバータトランスで駆動するバックライト装置において、
蛍光ランプのそれぞれは、電極の少なくともひとつをガラス管の外壁面に形成した導体膜とし、電極の少なくともひとつをガラス管内に配置された導体とし、
前記ガラス管の外壁面に形成した導体膜の電極がそれぞれ点灯回路のインバータトランスの高圧出力側に接続されたことを特徴とする蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライト等に使用される蛍光ランプに係るもので、特にその電極構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのバックライトとして各種の蛍光ランプが用いられており、その蛍光ランプの中で冷陰極蛍光ランプが主流となっている。図４はその冷陰極蛍光ランプの正面図を示すもので、ガラス管内壁に蛍光体層を形成し、管内にアルゴンAr、ネオンNe、キセノンXe等の希ガスを封入しており、図５に示すようにそのガラス管の内部にモリブデン、タングステン等の高融点の電極を封入してリードワイヤーで外部に引き出した構造を示している。最近はランプの内部電極を使わずにランプの外側に電極を設けた外部電極ランプも検討されている。図７はそのような外部電極を用いた蛍光ランプの正面図である。外部電極蛍光ランプは、内部電極に比べて製造が容易であり、また水銀のスパッタによる電極劣化がないので長寿命化に適した構造と考えられている。
【０００３】
動画表示を必要とする液晶ディスプレイのバックライトでは、画面の輝度を上げるために液晶パネルの真下に複数の蛍光ランプを平面的に配置する直下方式と呼ばれる構造を採用している。確実に点灯させるために、１本の蛍光ランプを１個のインバータによって点灯させている。最近、コスト低減を主たる目的として、インバータの個数を減らすために１個のインバータで複数の蛍光ランプを同時に点灯させることが検討されている。以下の説明ではこれを多灯点灯と呼ぶことにする。その場合、内部電極を有する冷陰極蛍光ランプを使用するときは、図６に示したように、各ランプのHigh側とインバータの高電圧出力端子との間にコンデンサを接続する。このコンデンサは、ランプ電流を安定して制御出来る様にする作用（この作用をするコンデンサをバラストコンデンサと呼んでいる）と、ある一つのランプが点灯した場合インバータの出力電圧がそのランプの点灯電圧に下がってしまうことを防止する作用がある。
【０００４】
内部電極を有する冷陰極蛍光ランプで多灯点灯するためには、各ランプに高耐圧のコンデンサを用いなければならず、コスト的に不利となる。したがって、多灯点灯には外部電極の蛍光ランプが適していることが分かる。しかし、コンデンサの役割を果たす外部電極の容量は、ガラス管の外径と内径の寸法、ガラスの誘電率、そして管軸方向の電極長さで決まる。そのため、必要な電極容量を得ようとすると発光に関与しない電極部分の寸法が長くなり実用的でない。また、発光部の寸法を優先して電極寸法を短くすると容量値が小さくなり、そのインピーダンスによる電圧降下が大きくなって、ランプ電圧を確保するためにインバータの出力電圧を大きくしなければならない。
【特許文献１】特開２００３−１５７９９０号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一つのインバータの出力によって複数の蛍光ランプを点灯する場合において、内部電極を有する蛍光ランプのように直列に接続するコンデンサを不要とする蛍光ランプおよびそれを用いたバックライト装置を提供するものである。また、ランプ両端に外部電極を有する蛍光ランプのように、インバータの出力電圧を大きくしなくてもよい蛍光ランプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも一つの内部電極と少なくとも一つの外部電極を有する蛍光ランプとすることによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、ガラス管の内壁に蛍光体層を形成し、希ガスおよび水銀をそのガラス管内に封入するとともに、少なくとも２つの電極を具えた蛍光ランプにおいて、電極の少なくともひとつをガラス管の外壁面に形成した導体膜とし、電極の少なくともひとつをガラス管内に配置された導体とすることに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果を列挙すると以下のようになる。
複数の蛍光ランプを並列に接続する場合のバラストコンデンサが不要となる。バラストコンデンサが不要になれば、コストが低減されるとともに、省スペースにもなり小型化が容易となる。
また、インバータの出力電圧を大きくせずに点灯させることができるため、電界ノイズが低減し、インバータの信頼性が高まることを期待でき、ランプから筐体などへの漏れ電流も低減する。更に圧電トランスを使用したインバータでは変換効率も改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、単一の蛍光ランプだけを用いる場合にも適用でき、その場合にはバラストコンデンサを用いずに安定した点灯状態を持続することができる。
【実施例】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例を示す正面図で、１本の蛍光ランプを示したものである。内面に蛍光体層が形成されたガラス管11を用いることが従来と同じであり、ガラス管11の内部にはアルゴンAr、ネオンNe、キセノンXe等の希ガスが封入されており、外部からの電圧の印加によって放電を生じて発光することは同じである。この例では２つの電極を具えており、一方は外部電極13で他方は内部電極15で構成されている。
【００１０】
外部電極13はガラス管11の一端側の周囲に金属膜を焼き付けて形成したものである。内部電極15は内部にモリブデン、タングステンといった高融点金属電極を封入してニッケル等のリードワイヤを引き出したものである。外部電極13がガラスを挟んで内部のガスと対向する形になっており、電圧が印加されると導体膜と内部のガスとでコンデンサが構成されることになる。すなわち、外部回路とコンデンサを介して接続されたことになる。
【００１１】
図２は、本発明による多灯のバックライト装置の構成を示す説明図で、圧電トランスを用いたインバータによって点灯するものである。複数の蛍光ランプの外部電極23が圧電トランス27の２次側（出力側）に接続されており、その接続は並列となっている。蛍光ランプの内部電極25側は接地されており、外部電極23側が高電圧側、内部電極25側が低電圧側となっている。なお、通常内部電極25側からフィードバック信号を得る回路構成とするが、図では省略してある。
【００１２】
本発明による蛍光ランプを用いた場合と従来の蛍光ランプを用いた場合の、インバータ負荷の等価回路を想定し、シミュレーションを行った結果に基づいて説明する。表１は蛍光ランプを５本並列に接続し、圧電トランスを用いたインバータで点灯するときの圧電トランスの最大歪みと最大応力を構造シミュレータで回路連成解析したものである。ランプの消費電力は２０Ｗ一定とする条件で行った。シミュレーションで用いた等価回路は図３に示した。図３の記号はそれぞれ以下を表している。
Cb1、Cb2：バラストコンデンサまたは外部電極容量
Cs：ランプの浮遊容量
ＲＬ：ランプ点灯時の等価インピーダンス
（外部電極部分のリアクタンスを含まない内部インピーダンス）
【００１３】
【表１】
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【００１４】
ランプの形態は次の３種類を考えた。
（１）従来方式の、両端に内部電極を持つ冷陰極蛍光ランプのHigh端子とバラストコンデンサ18pFを直列接続したもの。
（２）両端に外部電極を持つ蛍光ランプ（外部電極の点灯時の容量を12pFと仮定した）。
（３）本発明方式の、ランプHigh端子に(2)と同様の外部電極を持ち、Low端子に内部電極を持つ蛍光ランプ。
【００１５】
表１に現れた結果から次のことが分かる。(1)の従来方式（両端内部電極+バラストコンデンサ）に比べ、(2)の両端外部電極では、圧電トランスの出力電圧が約2.2倍、最大内部応力が約３倍になっている。この理由は、小さな外部電極の容量が両端に有り、そこでの電圧降下も大きくなるため、ランプの点灯電圧を得るのに大きなインバータの出力電圧が必要になり、圧電トランスの振幅が大きくたるためである。そのため、圧電トランス内部に発生する応力が(1)に比較して３倍以上になり、圧電トランスの信頼性を低下させることになる。
【００１６】
(3)の本発明による蛍光ランプでは、外部電極の容量は12pFと(1)のバラストコンデンサの18pFより小さくなってはいるが、出力電圧は約1.2倍、最大応力は約1.3倍であり大きく増加することもなく、圧電トランスに与える影響も少なくなる。また、外部電極がバラストコンデンサの役割も果たし、点灯始動性、点灯安定性に貢献する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
上記のように、本発明は多灯並列点灯が必要な液晶表示装置のバックライト装置等で特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例を示す正面図
【図２】本発明の実施例を示す説明図
【図３】本発明の特性を説明するための等価回路図
【図４】従来の冷陰極蛍光ランプの正面図
【図５】冷陰極蛍光ランプの細部の正面図
【図６】冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置の説明図
【図７】外部電極を用いた蛍光ランプの正面図
【図８】外部電極の蛍光ランプを用いたバックライト装置の説明図
【符号の説明】
【００１９】
13、23：外部電極
15、25：内部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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